تحديد الهوية بترددات الراديو والفيديو الحركة تراعي بكفاءة أتمتة تسجيل السلوك غير مكافأة الاختيار من النحل

Summary

This video describes Radio-Frequency Identification (RFID) and motion-sensitive video recording methods to monitor choice behavior by bumblebees.

Abstract

نقدم طريقتين لمراقبة سلوك خيار نحلة في الفضاء اختبار المغلقة. ويتكون الأسلوب الأول لتحديد الهوية بترددات الراديو (RFID) القراء في صلب الزهور الصناعية التي تعرض مختلف الإشارات البصرية، وتتفاعل به (أي الترددات السلبية) لصقها على الصدر من العمال نحلة. الجدة في التنفيذ لدينا هي أن القراء RFID مبنية مباشرة في الزهور الاصطناعية التي هي قادرة على عرض العديد من الخصائص البصرية المميزة مثل اللون، نوع نمط، تردد المكاني (أي "الانشغال" من نمط)، والتماثل (التردد المكاني و لم يتلاعب التماثل في هذه التجربة). بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه العروض البصرية بالتعاون مع النظم الآلية قادرة على تسجيل سلوك الاختيار دون مردود وغير مدربين. ويتكون الأسلوب الثاني من سلوك خيار التسجيل في الزهور الاصطناعية باستخدام كاميرات الفيديو عالية الوضوح الحركة الحساسة. Bumblebees تحمل نفس الكلمات عدد صقها على thoraces من أجل تحديد هوية فريدة من نوعها. ميزة في هذا التنفيذ خلال RFID هو أنه بالإضافة إلى مراقبة سلوك الهبوط، ويمكن أيضا أن يلاحظ تدابير بديلة للتفضيل مثل تحوم وantennation. كلا أساليب الأتمتة زيادة السيطرة التجريبية، وصلاحية الداخلية من خلال السماح دراسات على نطاق أوسع أن تأخذ في الاعتبار الاختلافات الفردية. صحة الخارجية هي أيضا تحسين لأن النحل يمكن أن تدخل بحرية والخروج من بيئة الاختبار دون قيود مثل توافر مساعد البحث في الموقع. مقارنة الملاحظة الإنسان في الوقت الحقيقي، وأساليب الآلي هي أكثر فعالية من حيث التكلفة وربما أقل عرضة للخطأ.

Introduction

والمشكلة الرئيسية في دراسة السلوك اختيار أمي من قبل النحل والنحل هي أن الزهور ساذجة، عمال غير مدربين لا تدخل بسهولة في مساحة الاختبار، حيث يمكن قياس تفضيلات. ونتيجة لذلك، يعتمد العديد من الباحثين على أقل من تقنية مثالية: عمال ما قبل التدريب لإطعام داخل الفضاء اختبار من المحفزات محايدة ظاهريا أن يراها الباحثون في أن تكون مختلفة من المحفزات التجريبية. ومع ذلك، فقد أظهرت تجارب حديثة أن المحفزات التي كان يعتقد أن تكون محايدة (أي المثيرات التي لا تؤثر على سلوك الخيار لاحق في جلسة اختبار) قد أثرت تفضيلات بطرق غير متوقعة ^1. النظم الآلية التي تشمل تحديد الهوية بترددات الراديو (RFID) ² وتسجيلات الفيديو الحركة الحساسة قد تتيح فرصة لحل هذه المشكلة. كان الهدف من هذه الدراسة ذات شقين: (1) في المقام الأول إلى المساهمة في الأدب على تفضيلات الأزهار امي من قبل النحل، (2) وثانيا لEValuate اثنين من أنظمة قياس الاختيار، كما هو مسجل من قبل اثنين من مختلف أجهزة التسجيل الآلي.

اثنين من النظم الآلية تم تنفيذ ³ في الدراسة الحالية لمراقبة سلوك خيار أمي: RFID وتسجيلات الفيديو الحركة الحساسة. اثنين من العناصر الحاسمة لكلا النظامين هي أن الخيارات لا يكافأ، وعرض الإشارات البصرية المختلفة يمكن التلاعب بها. فيديو حساسة الحركة (عالية الوضوح، وتسجيل في قرار النائب 1) لا يسمح للمراقبة المستمرة للعمال استكشاف بحرية في غرفة رحلة، ولكن أمر بالغ الأهمية لمراقبة فعالة من الأحداث النادرة نسبيا ^4.

سؤال البحث في التجربة 1 ويتعلق بكيفية مختلفة تتفاعل الخصائص البصرية عند عرضها معا. وتسعى هذه الدراسة إلى استكشاف الأهمية النسبية للنمط المواقع فيما يتعلق نوع النمط. باستخدام تصميم 2 × 2، شعاعي (أي أمة الله) ومتحدة المركز (أي البريد الثورأيها) توضع أنواع نمط إما مركزيا أو محيطيا على زهرة اصطناعية (انظر الشكل 1 للحصول على أمثلة من المحفزات). وتبنى القراء تتفاعل في هذه المحفزات زهرة اصطناعية مصممة خصيصا، والنحل يحصل تمكين وتتفاعل العلامات التي تسمح لنا لتسجيل كل عامل الموسومة الذي يدخل التحفيز الاصطناعي زهرة. الملاحظة RFID يعمل عن طريق آلية القارئ (صلب الزهور الاصطناعية) إرسال إشارات بترددات الراديو (13.56 ميغاهيرتز في هذه الحالة)، والتي يتم عن طريق التضمين وجود علامات سلبية. يمكن للقارئ أن يكتشف ويسجل هذه التحويرات إشارة، والتي تختلف قليلا عبر علامات تمكين علامة تعريف فريد.

الأسئلة للتجربة 2 هي ثلاثة أضعاف. أولا، هي زهرة الدخول، مقاسا RFID، والهبوط، مقاسا تسجيلات الفيديو معايير اختيار تعادل؟ يتم قياس الاختيار في نقاط مختلفة (الهبوط للفيديو، ودخول زهرة لRFID)، والتي قد تترجم إلى إجراءات مختلفةتفضيل. ثانيا، ما هو تأثير المركزي مقابل المواقع الطرفية؟ ومن غير المعروف ما إذا كان أو لم يكن العمال من شأنه أن تختار نمط المركزي إذا قدمت مجموعة تتكون من اثنين من أنماط الشعاعية في مواقف مختلفة (انظر الشكل 4B). ثالثا، ما هي الأهمية النسبية للموقف مقابل نمط نوع نمط؟ وبعبارة أخرى، فإن النحل الطنان الأرض على أنماط من نوع النمط المفضل، أو موقف النمط المفضل؟ النحل قد يفضلون المركزي شعاعي لنمط الطرفية-متحدة المركز، ولكن يمكن أن يكون التفضيل يرجع إلى نوع أو نمط المواقع المركزي. في هذه التجربة، وقد حرض متغيرين ضد كل ⁵ (انظر الشكل 4C، د) آخرين.

في تجربة 2، استخدمنا تسجيلات الفيديو الحركة الحساسة على المنبهات مثل زهرة. وضعت الزهور الاصطناعية داخل قفص الطيران، وكان أشار كاميرات الفيديو عالية الوضوح الحركة حساسة في هذه الزهور من آلة القطعر وأعلى. وبشكل أكثر تحديدا، تم وضع اثنين من كاميرات الفيديو الرقمية وذلك لالتقاط منظر أمامي كل من المحفزات اثنين في الفضاء الاختبار. تم وضع كاميرا الفيديو إضافية بين المحفزات لتسجيل تحوم السلوك من فوق، وأسروا السلوك من كل من الزهور الاصطناعية. وقد تم تحديد النحل باستخدام بطاقات الرقم الذي يمكن أن تقرأ على عالي الوضوح فيديو كليب. تحوم، لوحظت antennation والهبوط السلوكيات.

Protocol

وقد وافقت لجنة رعاية الحيوان من جامعة أوتاوا لدينا بروتوكول تجريبي، والذي يحدد إجراءات السلامة للعاملين مع النحل.

1. إعداد اختبار البيئة

1. إعداد مساحة فارغة (غرفة معزولة، أو شاشة معدنية مغطاة قفص الطيران) من 2 م × 2 م × 2 م.
   ملاحظة: إذا تم اختيار الغرفة مع ومساحة الاختبار، والتأكد من أن النحل لا يمكن الهروب من خلال النوافذ، ومساحات تحت الأبواب، ومجاري الصرف الهواء.
2. إضافة نقاط الدخول الصغيرة (مثل الثقوب حوالي 2 سم القطر) إلى قفص الطيران حيث يستطيع النحل دخول والخروج من مساحة الاختبار دون إعاقة. تصميم آلية لمنع وصول نقاط للحفاظ على النحل من الفضاء الاختبار خلال فترات مخصصة للصيانة وتهيئة المعدات.
   ملاحظة: استخدمنا Bombus بلسم العمال كريسون.
3. اتصال واحد أو اثنين من صناديق مستعمرة للاختبار في الفضاء باستخدام موصل. ضمان أن النحل الميت لا يمكن BLOCK الموصل.
   ملاحظة: وهنا، استخدم نوعين من ربط الهياكل: "جسر" هيكل خشبي مع غطاء أعلى الزجاج، وأنبوب شبكة سلكية. فهي سهلة لتنظيف وأنها توفر الجر للنحل.
4. وضع اثنين من حاملي زهرة اصطناعية داخل الاختبار الفضاء.
   1. وضع أصحاب زهرة في مركز اختبار الفضاء، أو ضمها إلى الجدار.
   2. توصيل "رئيس 2k6" قارئ RFID إلى الجزء العلوي من اسطوانة جزء من الزهور الاصطناعية باستخدام الشريط اللاصق (انظر الشكل 1 لتحديد المواقع). استخدام 1.2 مترا طولا حامل خشبي التي تعلق الزهور الاصطناعية.
      ملاحظة: الجزء العلوي من موقف يجب أن تتميز آلية التعلق حيث يمكن توصيل الزهور الاصطناعية. انظر الشكل رقم (2) لرسم تخطيطي
5. إضافة عالية التردد (دقيقة. 200 هرتز) مصابيح الفلورسنت للضوء بشكل كاف اختبار الفضاء. استخدام الصابورة عالية التردد الإلكترونية لضمان LIGحزب التحرير تومض فوق النحل "وميض البصرية الانصهار عتبة ^6.
   ملاحظة: وهنا، يستخدم 12 المصابيح الفلورسنت ضوء النهار التي تنتج حوالي 1،200 شدة الضوء لوكس مساحة من 2 × 2 × 2 م.

الشكل 1. RFID تصميم زهرة الاصطناعي. رسم تخطيطي للزهرة تمكين RFID الاصطناعية المستخدمة في التجربة 1. قارئ RFID استراح على رأس اسطوانة مفتوحة من خلال مركز الزهرة. أنماط ومواقف المحفزات: أ. الطرفية-متحدة المركز، ب. وسط-متحدة المركز، ج. محيطي، شعاعي ود. المركزي شعاعي. تم تعديل هذا الرقم من اوربان وآخرون ^11.

الشكل 2. التحفيز عرض موقف. وهناك رسم تخطيطي يوضح تصميم الاصطناعي موقف زهرة التحفيز، وكليب المرفق. يتم لصقها مقطع التعلق زهرة اصطناعية، ويستخدم لإرفاق بسرعة وفصل المحفزات من وإلى المدرجات المحفزات. وقد استخدم هذا التكوين في التجربة فيديو الحركة الحساسة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. إعداد مستعمرة نحلة

1. فور وصول المستعمرات أمر تجاريا، ربط مربع مستعمرة إلى القفص رحلة.
2. توفير حبوب اللقاح (نحل العسل التي جمعتها من مجموعة متنوعة من النباتات) والماء والسكر (1: 1 من حيث الحجم) libitum الإعلانية حتى بداية جلسات الاختبار.
   1. غلي 1 لتر من الماء، وتخلط في نفس الحجم من السكر لإنشاء حل الماء والسكر.
   2. شراء حبوب اللقاح من النحال أو كومالتجارية التي تشجع المورد من المستعمرات نحلة. طحن حبوب اللقاح مع هاون ومدقة، ويخلط مع العسل والماء (حسب الحاجة) لجعله عجينة رطبة.
3. وبمجرد أن تبدأ هذه التجربة، وتوفير 15-40 مل من الماء والسكر (الكمية تتناسب مع حجم مستعمرة) يوميا. مواصلة تقديم حبوب اللقاح الإرضاع بحسب الرغبة. ضبط كمية الماء والسكر وفقا لمستويات التخزين في أوعية العسل.
   ملاحظة: منخفض الحفاظ على مستويات تخزين المواد الغذائية يوفر حافزا للعاملين في مغادرة العش لطلب المزيد من الطعام.
4. السماح بدخول النحل بيئة الاختبار عبر بنية الموصل، كما هو موضح في الخطوة 1.3.
   ملاحظة: النحل تتحرك بحرية بين العش وبيئة الاختبار في كافة مراحل التجربة.

3. إعداد للمراقبة من قبل تحديد الهوية بموجات الراديو

1. بدء الإلتصاق تتفاعل به إلى الصدر من العمال بمجرد وصول المستعمرة، وتستمر طوال التجربة، كما عمل جديدتظهر المتطلبات البيئية.
2. الإلتصاق تقنية
   1. إخضاع جميع العاملين في حاويات الفردية خلال العلامات الأولية. عمال بارد باستمرار لحوالي 1 ساعة في الثلاجة (حوالي 7 درجات مئوية) لإبطاء.
      ملاحظة: للتبريد أسفل العمال مقدما من العلامات يساعد على جعل المستعمرات العدوانية أكثر قابلية للإدارة. هذا يقلل من فرصة للسعات.
   2. باستخدام جهاز التعقب والغراء غير سامة (التي يوفرها مزود علامة)، إرفاق بطاقة RFID إلى القفص الصدري للعامل. تتفاعل به الغراء لعمال فور ظهورها، في حين أنها لا تزال في مرحلة كالو (قبل أن تكون قادرة على الطيران).
   3. الانتظار ما لا يقل عن 10 دقيقة قبل وضع العامل مرة أخرى في مستعمرة لضمان بطاقة RFID لا يمكن إزالتها من قبل العامل.
3. التخلص من العمال التي لم الموسومة أثناء مرحلة كالو، أو العمال الذين فقدوا بطاقات RFID الخاصة بهم (كما رأينا من قبل بقايا الغراء أو التصحيح أصلع على الصدر).
   ملاحظة: قد يكون لهذه النحل لديهم خبرة outsidالبريد المستعمرة.
4. برنامج قارئ RFID
   1. استخدام أجهزة الكمبيوتر الشخصية (PC) لتكوين برنامج قارئ RFID. تغيير تنسيق التاريخ في نظام التشغيل لسمو YYYY-MM-DD: MM: SS لضمان يتم ترميز البيانات RFID تحميلها بشكل صحيح. ضبط البرنامج المرفق مع القراء RFID باستخدام C ++ لغة برمجة للسماح بتصدير بيانات عن قارئ RFID حيث القيم المفصولة بفواصل (CSV).
   2. ربط القارئ وتتفاعل إلى الكمبيوتر باستخدام RS-232 إلى موصل USB. تحميل البيانات إلى قارئ RFID بشكل دوري، وذلك قبل القارئ يصل إلى سعة تخزين (تصل إلى 32،000 السجلات). استخدام قارئ RFID إلى التاريخ والوقت وسلسلة ثلاثة عشر شخصية فريدة من نوعها المرتبطة مع كل بطاقة تسجيل. استيراد ملف CSV تحميلها في نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (RDBMS).

4. الاصطناعي زهرة لإعداد القراء RFID

1. شراء الأزرق والأصفر خبز الطين من متجر الحرف اليدوية المحلية.
2. إنشاء BLاسطوانة رق التي يبلغ قطرها 1.5 سم، وقطع على 1.5 سم × 3 سم حفرة على الجانب.
   ملاحظة: وسوف حفرة على جانب الاسطوانة بمثابة وعاء للقارئ RFID.
3. إنشاء مخروط الأزرق التي يبلغ قطرها 8 سم على نهاية واحدة، و 1.5 سم على الطرف الآخر.
4. دمج الاسطوانة والمخروط.
5. إنشاء حبلا 20 سم و 0.5 سم واسعة من الطين الأصفر.
6. قطع حبلا أصفر لحجمها، والعمل في مخروط أزرق والاسطوانة.
   ملاحظة: سوف الأشكال شعاعي تتطلب 5 سم خطوط مستقيمة طويلة، وسوف تتطلب الأشكال متحدة المركز خطوط دائرية 4-8 سم طويلة.
7. خبز الطين في 130 درجة فهرنهايت حتى تصلب تماما.

5. التحضير للمراقبة من قبل الحركة التي تراعي تسجيل فيديو

1. بدء الإلتصاق علامات ملونة عدد البلاستيكية إلى القفص الصدري من الشغالات بمجرد وصول المستعمرة، وتستمر طوال التجربة كما تظهر عمال جدد.
2. إزالة جميع العاملين خلال taggi الأوليجلسة نانوغرام لضمان أن كل فرد يحصل على علامة العدد. عمال المكان مرة أخرى في مستعمرة مباشرة بعد وضع علامات.
   ملاحظة: خلافا تتفاعل به، والعلامات عدد أكثر صعوبة للعاملين لإزالة.
3. كما تظهر عمال جدد، علامة لهم في حين أنها لا تزال كالو. علامات التردد يختلف مع الدولة من دورة مستعمرة، ولكن المتوسط ​​إلى حوالي 7-10 عمال كل 2-3 أيام. التخلص من العمال التي لم الموسومة أثناء مرحلة كالو لأنها قد لا تكون الزهور ساذجة.
4. نظام لوضع علامات على المزيد من العمال من أرقام بطاقة متوفرة
   ملاحظة: إذا استمرت التجربة لمدة أشهر وتشارك مستعمرات متعددة، وهناك فرصة جيدة أن أعدادا علامة المتاحة تنفد. هناك حوالي 7 ألوان مميزة علامة، كل مرقمة 1-99 السماح تصل الى 693 عمال الموسومة متزامن. تجربة تشغيل لمدة 3 أشهر باستخدام 3-4 المستعمرات سيكون لها أكثر من 693 عامل في المجمل، ولكن أبدا على قيد الحياة في وقت واحد.
   1. ضمان أن يتم وضع أرقام علامات منتظم (على سبيل المثال، يتم محاذاة الجانب العلوي من رقم بطاقة دائما مع رأس النحل)، وخاصة بالنسبة للأرقام التالية: 6، 9، 66، 69، 99.
   2. إزالة عامل ميت، وتسجيل رقم البطاقة على أنها "حررت". الحفاظ على قاعدة بيانات لأرقام بطاقة والألوان التي هي "متوفر" أو "في استخدام" للتأكد من أن علامة فريدة لا تستخدم في العديد من النحل في نفس الوقت.
      يمكن أن تنتج مجموعات إضافية عن طريق إضافة علامة الألوان الألوان الموجودة بالفعل: ملاحظة. على سبيل المثال، إضافة النقطة الصفراء على علامة زرقاء مع قلم sharpie يمكن خلق تركيبات جديدة.
5. معالجة البيانات الفيديو
   1. وضع اثنين من بروتوكول الإنترنت (IP) كاميرات الفيديو (الحد الأدنى للدقة الصورة 1 MP) أمام كل عرض الأزهار، خارج بيئة الاختبار (انظر الشكل 3).
      
      الشكل 3. بيئة الاختبار. وهناك صورة لبيئة الاختبار تظهر اثنين من كاميرات الفيديو الأمامية في المقدمة، كاميرا الفيديو في السقف بين التركيبات الخفيفة، والمحفزات تقف مع المثيرات العينة في وسط الغرفة.
      ملاحظة: الحاجز الزجاجي بين كاميرات IP والزهور الاصطناعية يضمن أن الزهور الاصطناعية هي واضحة للعيان. قد تكون كاميرات IP يصل إلى 5 أمتار بعيدا عن المنبهات. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
   2. استبدال العدسات الأسهم مع 1.8 ملم عدسات فاري البؤرية. هذه العدسات تسمح التكبير كافية وتركز على الزهور الاصطناعية.
   3. وضع كاميرا IP إضافية مباشرة فوق الزهور الاصطناعية، مع التركيز على مساحة 1-2 متر في الجبهة من الزهور الاصطناعية. هذه الكاميرا تلتقط تحوم وantennation السلوكيات.
   4. ربط كاميرات IP إلى الكمبيوتر عن طريق واجهة تحكم الشبكة الثانوية (NIC)، ومحور إيثرنت.
   5. تكوين بروتوكول تكوين المضيف الحيوي في الكمبيوتر الشخصي (DHCP) لتوزيع حيوي عناوين IP لكاميرات IP.
   6. تكوين ملقم بروتوكول نقل الملفات (FTP) على جهاز الكمبيوتر.
   7. تكوين عملية العميل FTP لإيداع تلقائيا مقاطع الفيديو على جهاز الكمبيوتر.
   8. تكوين IP كاميرا الفيديو لتسجيل مقطع فيديو 10 ثانية تم الكشف عن كل حركة الزمن.
6. تحليل الفيديو كليب
   1. فتح مقطع الفيديو، وعرض محتويات الإطار حسب الإطار باستخدام مشاهد الفيديو في الاختيار.
   2. تسجيل النحلة علامة البلاستيكية عدد وتاريخ ووقت التسجيل في جدول بيانات أو RDBMS. هنا، تحديد الهبوط كما الساقين نحلة في ملامسة زهرة اصطناعية.
      ملاحظة: تجاهل الخيارات التي تتأثر اجتماعيا (الهبوط بينما النحلة آخر موجود على التحفيز).

ه "> 6. الاصطناعي زهرة التحضير لمراقبة فيديو

1. تصميم الخصائص البصرية باستخدام برامج تحرير الرسومات.
   ملاحظة: تأكد من أن نمط المطبوعة ويمكن خفض وطيها على شكل مخروط. استخدام حسابات هندسية لإنتاج شكل انقطاع في ذلك من مخروط مع قطرها 8 سم.
2. الطباعة، وقطع، وأضعاف الممتلكات البصرية في مخروط.
3. مقاطع التعلق الغراء لالتحفيز (انظر الشكل 2).

7. التحليل الإحصائي

1. في كل التجارب، وحساب نسبة الاختيار لكل النحل (على سبيل المثال، أدلى نحلة معين العاشر من الخيارات من زهرة واحدة من أصل ما مجموعه ص).
2. تحليل هذه النسب مع الخير منسوخة من تجارب صالح ^7.
   ملاحظة: نسخ G-اختبار يحسب قيمة التباين (ز _ح) الذي يشير إلى كمية تقلب مكررات (أي كل النحل)، والقيمة المجمعة (G _ع) الذي يشير إلى الأهمية العامة للجميع أبعاد الاختيار. تتم مقارنة القيم G لχ ² القيم في الاختبارات ذات أهمية.

8. المحفزات عرض تسلسل

1. تعلق الزهور الاصطناعية إلى المدرجات زهرة داخل الفضاء الاختبار. تغيير الجمع والمكان من المحفزات المعروضة على فترات زمنية منتظمة (على سبيل المثال، يوميا) لتجنب آثار الموقع.

9. إنهاء الدراسة

1. وضع المستعمرات في الفريزر العميق في -10 درجة مئوية لمدة 3 أيام لقتل النحل.

النتائج

التجربة 1: RFID البيانات

كل 375 عامل في المستعمرة كانت تتفاعل الموسومة، و 318 من هؤلاء العمال (85٪) دخلت الطائرة في قفص في مرحلة ما أثناء الدراسة. زار ما مجموعه 197 (62٪ من النحل الذي غادر مستعمرة) واحد على الأقل من أربعة مؤثرات الزهور الاصطناعية.

تعريف الاختيار

وقد تم تعريف خيار كعامل الدخول في زهرة اصطناعية (انظر الشكل 1). نحن صفت هذا السلوك بأنه "استكشاف الأزهار". هذا التعريف للاختيار هو أكثر صرامة من تلك التي استخدمت في الأدب، والتي، حسب الدراسة، استخدم مزيج من تحوم، antennation أو الهبوط. استكشاف الأزهار هو تعريف أكثر صرامة للاختيار لأنها تتطلب أن يحضر النحل ليس فقط لحافز من قبل تحوم، antennating، والهبوط عليه، ولكن أيضا من خلال استكشاف ذلك.

إدارة البيانات

> تقنيات RFID لديها القدرة على جمع كمية هائلة من البيانات بالنسبة لطرق أخرى. أنتجت هذه التجربة 310221 السجلات. برنامج قاعدة بيانات مثل MySQL هو أداة لا غنى عنها لتخزين هذه الكمية من البيانات والاستعلامات SQL نفس القدر من الأهمية تستخدم لاستخلاص الأجوبة على الأسئلة البحثية. على سبيل المثال، قضية واحدة هي تعريف خيار. تم تكوين قارئ RFID لتسجيل وجود علامة كل 1 ميللي ثانية، والتي، في حالة النحل التي بقيت داخل الزهور الاصطناعية لدقائق أو حتى ساعات، يمكن أن تترجم إلى عدة آلاف من التسجيلات. كان لدينا تعريف خيارا زيارة دامت لا يقل عن 1 ميللي ثانية، ولكن الزيارة الجديدة لن تحسب حتى تم كسر سلسلة من التسجيلات الحالية على الأقل استراحة 1 دقيقة.

ملخص التجربة

وأجريت الخير منسوخة أربعة من الاختبارات يصلح لجميع الخيارات من "جلسة ساذجة" "والنحل للمقارنة خيار عroportions إلى قيمة نظرية الصدفة ^7. يشير جلسة ساذجة نحلة لأول حالة اختبار فيه النحل "شارك". تكشف مجموعة اختبارات تفضيل المواقع المركزية (انظر الجدول 1) ونوع نمط شعاعي الشكل 4B يظهر عكس ذلك تفضيل نمط عندما يتم وضع نمط متحدة المركز مركزيا ويتم وضع نمط شعاعي محيطيا. ومع ذلك، إذا تم عقد المواقع ثابت كما في الشكل 4A و د، وتفضيل نمط هو نحو نمط شعاعي الشكل 4 يوضح أن النسب النسبية من الخيارات الأولى لكل نمط لكل مجموعة كانت تضاهي النسب الموضحة لجميع الخيارات.

الرقم 4. RFID النتائج التجريبية. ترددات في اختيار رانه أربع مجموعات زهرة مختلفة في تجربة 1. البني الداكن شريط الرسوم البيانية تظهر جميع الخيارات من جلسة ساذجة النحلة (الجانب الأيسر المحور ص)، وقضبان البني الفاتح يشير الخيار الأول لكل عامل (الجانب الأيمن المحور الصادي ). "جميع الخيارات" تظهر أنماط مماثلة إلى "الخيار الأول"، ولكن مع زيادة القوة الإحصائية. تظهر الرسوم البيانية شريط أن المواقع من أنماط أكثر أهمية من نوع نمط. وقد يفضل وضع نمط مركزيا حتى إذا كان نوع نمط عرض نمط مركزية خلاف ذلك أقل من الأفضل. النجمة تشير إلى وجود نسبة الاختيار الذي يختلف كثيرا عن فرصة. ملاحظة. * P <0.05، ** P <0.01، *** P <0.001. تم تعديل هذا الرقم من اوربان وآخرون ^11.

الشروط	Pooled			عدم التجانس
	GP	DF	ص	غ	DF	ص
المركزي شعاعي مقابل الوسطى المركزة	3.96	1	0.047	197.55	41	0.000
الطرفية-شعاعي مقابل الوسطى المركزة	33.77	1	0.000	210.81	42	0.000
المركزي شعاعي مقابل الطرفية-المركزة	508.31	1	0.000	345.78	30	0.000
الطرفية-شعاعي مقابل الطرفية-المركزة	7.42	1	0.000	84.06	24	0.000

الجدول 1. الاحصاء الاستدلالي للبيانات RFID. تجربة 1. تم تعديل هذا الجدول من اوربان وآخرون (2013) ^11. _ص G يشير إلى انحراف كبير في نسبة مجموعة من فرصة، وG _ح يشير إلى الاختبارات للفروق الفردية ( أي عدم التجانس). يرجى الرجوع إلى مخطوطة للحصول على تفاصيل كاملة عن الاختبارات الإحصائية.

التجربة 2: بيانات فيديو

تم تسجيل ما مجموعه 264 الخيارات عبر الشروط الأربعة على مدى ثلاث جلسات الاختبار. ويبين الجدول (2) وعدد العمال وخيارات أسهم من كل مستعمرة.

تعريف الاختيار

يسمح بيانات الفيديو تسجيل ثلاثة أنواع من السلوك خيار: تحوم، antennation والهبوط. في حين أن جميع الأنواع الثلاثة من السلوكيات يمكن ملاحظتها، وتحوم antennation هم difficuLT لربط مع عدد الوسم بسبب حركات سريعة أن كاميرات الفيديو مع الفقراء القرار، أو سرعة منخفضة لا يمكن تسجيل. لا بد من استخدام كاميرا الفيديو عالية الوضوح (رغم أن هذا لم يكن متاحا لنا، من الناحية المثالية معدل كاميرا الفيديو عالية الإطار ينبغي أن تستخدم لتقليل طمس) للتأكد من الأرقام التي قد تظهر علامة فقط على عدد صغير من الإطارات يمكن قراءة . وقد استخدم هذا الأسلوب أيضا لمقارنة أنماط الاختيار مع تقنية RFID، الذي يكتشف استكشاف الأزهار.

اعتبارات حساسية الحركة

واحدة من القضايا الرئيسية في إنتاج تجربة ناجحة هو التكوين من كاميرات الفيديو الحركة الحساسة. وهناك كاميرا الفيديو التي تعتبر حساسة للغاية بتسجيل الكثير من البيانات التي هي غير عملية ويمكن أن تصبح مكلفة جدا لمعالجة. على سبيل المثال، في البداية كان لدينا أثار كاميرا الفيديو العادية من خلال الاهتزازات في المبنى (على سبيل المثال، الناس يمرون على الرواق، وتكييف الهواء، وغيرها)، مما أدى إلى 1R11؛ 2 نقاط بيانات صالحة لكل 150-200 تسجيل مقاطع الفيديو. من ناحية أخرى، خطأ أكثر خطورة هو تكوين حساسية منخفضة، والتي يمكن أن تفوت البيانات الرئيسية. لا بد من تكوين كل كاميرات الفيديو في نفس الطريق، وعلى خلاف ذلك، يمكن أخذ العينات أخطاء تحرف النتائج.

ملخص التجربة

أربعة الخير منسوخة من الاختبارات تناسب العثور على ثلاث أبعاد المجموعة التي انحرفت كثيرا عن فرصة، والنسبة الإجمالية غير مهمة واحدة (انظر الجدول 3 والشكل 5). (1) نمط مهم: تم العثور على تفضيل كبير لشعاعي مركزي على النمط المركزي متحدة المركز (انظر الجدول 3). (2) موقف نمط شعاعي أقل أهمية: أظهر عرض مجموعة شعاعي شعاعي المركزي والمحيطي لا يوجد فرق كبير من فرصة. (3) أدى شعاعي المركزي ومجموعة هامشية، متحدة في تفضيل قوي نحوليالي نمط شعاعي مركزي. أثار مزيج المركزي مركزية وهامشية، شعاعي تفضيل كبير نحو نمط الطرفية-شعاعي. نمط تغلبت الموقع. وكانت الفروق الفردية غير الهامة في كافة تركيبات أربعة (انظر الجدول 3).

. الرقم 5. الحركة الحساسة نتائج الفيديو الترددات الاختيار على أربعة مجموعات زهرة مختلفة في تجربة 2. أظهرت النتائج أهمية نوع نمط نمط عبر المواقع: وقد فضل أنماط شعاعي حتى لو تم وضع أنماط محيطيا. القيم تشير إلى عدد من الخيارات من نمط عرض. النجمة تشير إلى وجود نسبة الاختيار الذي يختلف كثيرا عن فرصة. ملاحظة. ** P <0.01، *** P <0.001. تم تعديل هذا الرقم من ¹¹ اوربان.

الشروط جلسة 1 جلسة 2 جلسة 3 مستعمرة 1 مستعمرة 2 مستعمرة 3 مستعمرة 4 مستعمرة 5 عدد العمال 45 7 2 8 23 عدد الخيارات 151 25 2 20 65

الجدول 2. صفي إحصاءات بيانات الفيديو الحركة تراعي. إجمالي عدد من الخيارات المسجلة في الزهور الاصطناعية في تجربة 2 لكل مستعمرة، وعدد من العمال مما يجعل هذه الخيارات. تم تعديل هذا الجدول من اوربان وآخرون ^11. يرجى الرجوع إلى مخطوطةللحصول على التفاصيل الكاملة.

الشروط	المجمعة			عدم التجانس
	GP	DF	ص	غ	DF	ص
المركزي شعاعي مقابل الوسطى المركزة	17.98	1	0.000	40.72	29	0.073
المركزي شعاعي شعاعي مقابل الطرفية	1.85	1	0،173	53.63	39	0.060
الطرفية شعاعي مقابل الوسطى المركزة	6.57	1	0.010	26.31	27	0.500
وسط شعاعي مقابل الطرفية المركزة	18.18	1	0.000	41.92	37	0.256

وقد بيانات الفيديو الجدول 3. استنتاجي الاحصائيات الحركة تراعي. 2. تجربة تعديل هذا الجدول من اوربان وآخرون ^11. ويشير G _p لانحراف كبير في نسبة مجموعة من فرصة، وG _ح يشير إلى الاختبارات للفروق الفردية ( أي عدم التجانس). يرجى الرجوع إلى مخطوطة للحصول على تفاصيل كاملة عن الاختبارات الإحصائية.

Discussion

تكنولوجيا RFID تمكن دراسة مئات العمال الفردية بكل سهولة ودقة عالية، ولكن خصائص السلوك سجلت مختلفة من الملاحظات من قبل البشر وتسجيلات الفيديو. يمكن وصف سلوك خيار سجلتها RFID كما استكشاف الأزهار. هذا هو معيار صارم جدا لتفضيل مقارنة المعايير المستخدمة في دراسات أخرى، مثل النهج ^8، الدخول في متاهات الذراع ^9،10، رد فعل antennal ^8، أو الهبوط على نمط ^11،12. من أجل مقارنة مدى صحة التعاريف السلوك الاختيار، والتحقق من صحة طريقة RFID جديد للسلوك غير مكافأة، لوحظت تسجيلات الفيديو من الهبوط في تجربة 2. جميع التدابير الاختيار ليست متساوية: معيار RFID مقاسا دخول الأزهار، أشار إلى أن ممتلكات البصرية من نمط تحديد المواقع هو أكثر أهمية لاختيار النحل، في حين أشارت بيانات الفيديو أن الخاصية البصرية من نوع النمط هو أكثر أهمية لاختيار النحل.

أحد التحديات العامة في دراسة سلوك خيار أمي هو أنه من الصعب جدا لجذب زهرة ساذجة والنحل غير مدربين على الزهور الصناعية التي لا تقدم أي حبوب اللقاح أو الرحيق. في الواقع، فإن العديد من التجارب السابقة لجأت إلى تدريب النحل في بيئة الاختبار على المحفزات التي يعتقد أن يكون غير ذي صلة إلى سلوك خيار في المحفزات الاختبار. RFID وتسجيلات الفيديو الحركة الحساسة التغلب على هذه العقبة من خلال السماح تسجيل مستمر، 24 ساعة في اليوم، ودون إشراف مستمر من الباحث، وذلك بزيادة حجم العينة 15-20 النحل لعدة مئات من النحل. في حين الخيارات خائبة من قبل النحل غير مدربين لا تزال نادرة الحدوث، هذه المعايير الجديدة تصميم التجريبية جعل الملاحظة ممكن.

التحسينات الأخرى التي تقدمها هذه التقنيات اثنين تشمل القضاء على التحيز عينة، وتحسين صحة الخارجية، وتتبع الفروق الفردية. Samplيمكن إدخال البريد التحيز عند دراسة فقط اثنتي عشرة أو حتى النحل في المستعمرة. هناك اختلافات كبيرة في الخصوصيات السلوكية عبر العمال الفردية حتى داخل نفس مستعمرة المرجح أن يتم تفويتها بسبب ما لوحظ فقط أولئك العمال أن يحدث ب "التعاون" مع الباحث في وقت معين. دراسة 15-20 النحل في مستعمرة النحل 300 أو أكثر، تمثل اقل من 5٪ من إجمالي مستعمرة، في حالة أخذ العينات التحيز التي قد تكون كبيرة. علامات ومراقبة سلوك جميع العاملين يحل هذه القضية تماما. كما يمكن التلاعب بها عدد من الخيارات المحفزات في وقت واحد. قدمنا ​​الخيارات الثنائية في تجربتنا لأسباب فنية، ولكن اختيار واحد أو عدة تصاميم الاختيار أيضا ممكنا.

من حيث الصلاحية الخارجية، ودراسة النحل في بيئة معملية تقليديا الاصطناعي للغاية، الأمر الذي أعاق تعميم النتائج. على سبيل المثال، كان الباحثون أن العلاقات العامةESENT لجمع البيانات، كان النحل لالعلف في بيئة اختبار واحدا تلو الآخر، وقيدت اختبار لنافذة زمنية صغيرة. تقنيات جديدة وصفها في هذه الورقة إزالة هذه القيود المصطنعة عن طريق الملاحظة دون رقيب ودون قيود. أخيرا، يمكن توثيق الفروق الفردية في السلوك لأننا لا نستطيع التأكد مما إذا تكررت هذه الخيارات من قبل نحلة واحدة أو عدة النحل.

حساسية الحركة وكاميرات الفيديو عالية المكانية قرار ديها ميزة على تقنيات RFID من حيث مرونة التصاميم المحفزات: مظهر التحفيز البصري يمكن أن يكون أي شكل تقريبا أو تشكيل طالما تحديد موضوع يمكن أن يتم القبض على ما لا يقل عن قليل من الإطارات. تجهيز الفيديو هو أكثر قليلا تستغرق وقتا طويلا من معالجة البيانات وتتفاعل لتحديد يحتاج إلى أن يقرأ من قبل الباحث، الأمر الذي يتطلب التفتيش اليدوي لكل مقطع فيديو. إذا كان التصميم التحفيز البصري يمكن أن تلبي قيود Rالقارئ ااا (أي تتفاعل به على النحل يجب أن يأتي إلى 3-4 مم على الأقل من قارئ RFID)، ثم تكنولوجيا RFID لديها ميزة على آلية جمع البيانات على نطاق واسع. من المرجح أن يستمر البحث النوعي إلى أن يفضلها تحليل الفيديو. كما هو مبين في هذه التجربة، يمكن للقراء RFID تكديس مجموعات البيانات الكبيرة جدا التي لا تتطلب الترميز اليدوي. مزايا مختلفة قليلا المرتبطة بكل تقنية وتشير إلى أنه في المستقبل يمكن استخدامها بطريقة تكاملية.

مستقبل كل من التكنولوجيا قد تقع في القياس الكمي الدقيق للسلوك نادرا ما تحدث. على سبيل المثال، إمكانية واضحة واحدة للتطبيقات المستقبلية لتوظيف هذه التقنيات في البيوت المحمية والبيئات أكثر طبيعية أخرى. إن الجمع بين المذهب الطبيعي والتحكم التجريبية تسمح بمعالجة المسائل التي لم تكن ممكنة قبل أن يجيب. بشكل عام، هذه التقنيات اثنين توفر وسائل جديدة لمراقبة السلوك في وصارمبكفاءة الثانية. RFID والفيديو الحركة حساسة هي خطوة هامة إلى الأمام وليس فقط للباحثين الذين يدرسون أو الحشرات الملقحة، ولكن هذه التقنيات قد يلجأون أيضا إلى علماء السلوك الأخرى.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Name of Material/ Equipment	Company	Catalog Number	Comments/Description
Miniaturized mic3 tags	Microsensys	mic3 TAG 64 bit RO	RFID tags to glue to bee
RFID reader 2k6 head	Microsensys	2k6	RFID readers built into artificial flowers
IP camcorders	Vivotek	IP8161	Motion-sensitive video recorders
Opalith Plattchen number tags and non-toxic glue	Beeworks.com	n/a	Number tags to glue to bees
Bumblebee Colony for Research	Koppert Canada
Artificial flowers	N/A		Developed by campus biology shop
Artificial flower stand	N/A		Developed by campus biology shop
Flight room	N/A		Developed by campus biology shop
Laptop with Windows	Generic hardware / Microsoft software		Used to download RFID data
RS 232 to USB converter	Generic		Connect RFID reader to computer
Desktop	IBM		Used to transmit video data
Second NIC	Generic	10/100M NIC PCI	Used to transmit video data
Network hub	Generic	4-port	Used to transmit video data
High precision tweezer	SPI		Used to glue number and RFID tags to bees
Sugar	Generic		Used to mix with water to create sugar-water
Pollen	Any local apiarist		Fed to bumblebees
Marking cage with plunger	Beeworks.com		Aids tagging process
Honey	Generic		Used to mix with water ot create pollen paste
Bake clay	Sculpey		Stimulus for RFID
Clay shaping tools	Generic		Stimulus for RFID
White paper	Generic		Stimulus for Video
Laser printer	Generic		Stimulus for Video
Wood	Generic		Stimulus for Video -- attachment clip